家用高熱值燃氣生物質(zhì)氣化爐設(shè)計及實驗研究.pdf

1、湖南生物質(zhì)資源相當豐富尤其是稻草、柴草及木柴等資源，雖然目前市場上已經(jīng)有很多家用型的生物質(zhì)氣化爐可以將生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)換為生物質(zhì)燃氣以提高生物質(zhì)能源的利用效率，但是由于其普遍使用空氣作為生物質(zhì)燃料的氣化劑，其氣化反應(yīng)生成的燃氣含氮氣、焦油和灰分等雜質(zhì)成分較多從而造成生物質(zhì)燃氣的CO、H2和CH4含量及其燃燒熱值普遍比較低，因此，設(shè)計一種采用空氣-水蒸汽作為氣化劑的高熱值燃氣生物質(zhì)氣化爐，并對其如何配給這兩種氣化劑進行試驗研究，為優(yōu)化兩種氣化

2、劑的配給參數(shù)以及提高氣化氣中可燃生物質(zhì)燃氣主要成分體積濃度及其燃燒熱值提供參考，對提高生物質(zhì)能源利用效率具有重大意義。
　　本研究家用氣化爐類型為固定床雙爐膛結(jié)構(gòu)上吸式氣化爐，以干稻草顆粒為燃料，采用空氣-水蒸汽氣化劑；根據(jù)燃燒化學反應(yīng)和傳熱學等原理，設(shè)計一套家用高熱值燃氣生物質(zhì)氣化爐系統(tǒng)，并優(yōu)化空氣入口流量、水蒸汽入口位置及其入口流量三個參數(shù)；最后搭建此試驗平臺進行試驗，并研究氣化劑的種類、氣化劑流量流速對可燃生物質(zhì)燃氣主要成分

3、含量及其熱值的影響。
　　本研究主要完成的內(nèi)容與研究結(jié)果：
　?。?）根據(jù)目前農(nóng)村4-6人家庭的2天用氣要求，設(shè)計一套雙爐膛結(jié)構(gòu)固定床上吸式家用高熱值燃氣生物質(zhì)氣化爐系統(tǒng)，氣化爐內(nèi)采用“井”字型多孔供風裝置、可調(diào)節(jié)水蒸汽流量流速的水蒸汽供給裝置、爐柵裝置和爐蓋裝置。另外，氣化爐每次運行時都能保證有一個爐膛內(nèi)的燃料起到過濾凈化燃氣的作用從而提高燃氣品質(zhì)。
　?。?）本研究將雙爐膛結(jié)構(gòu)氣化爐中工作運行的氣化爐作為氣化反應(yīng)數(shù)

4、值計算區(qū)域，利用生物質(zhì)燃料燃燒氣化反應(yīng)的相關(guān)原理，分析氣化反應(yīng)生成可燃生物質(zhì)燃氣的主要成分CO、H2和CH4的體積濃度及燃氣熱值；采用Fluent計算流體軟件進行數(shù)值模擬，研究氣化爐內(nèi)水蒸汽入口距離爐柵位置高度、水蒸氣入口流量與空氣入口流量等參數(shù)對CO、H2和CH4的體積濃度及燃氣熱值影響，得出其規(guī)律；設(shè)計合理的正交試驗并進行試驗測試研究，尋求這三個參數(shù)最優(yōu)值，完成影響CO、H2和CH4的體積濃度及燃氣熱值的參數(shù)優(yōu)化。
　?。?）

5、結(jié)果表明：采用空氣-水蒸作為氣化劑可以提高生物質(zhì)燃氣熱值。在影響氣化反應(yīng)所生成燃氣成分CO、H2和CH4的體積濃度及燃氣熱值的三個影響因素中，水蒸汽入口位置高度h對其影響最大，空氣入口流量V0次之、水蒸汽入口流量Vs影響最小。根據(jù)正交試驗與試驗測試得出的數(shù)據(jù)表明：當水蒸汽氣化劑入口位置高度h=175mm，空氣入口流量V0=0.92m3/h，水蒸汽入口流流量Vs=1.33m3/h時，可燃生物質(zhì)燃氣成分CO、H2和CH4的體積濃度最高，生物